Глава 228. Комнатная сверхпроводимость?!
Оружейный завод «Красная Звезда», лаборатория материалов.
Ван Мэнцзи не покидала стен лаборатории уже целую неделю. Рабочий стол был завален результатами бесчисленных неудач: серебристо-белые металлические слитки в беспорядке усеивали подносы. Поверхность одних была испещрена сетью тончайших трещин, напоминающих русло пересохшей реки; внутри других виднелись каверны, заметные даже невооруженным глазом — стоило щелкнуть по такому образцу пальцем, и он рассыпался в труху. Были и те, что выглядели цельными, однако их плотность никак не желала приближаться к заветным теоретическим значениям.
Она пристально вглядывалась в только что извлеченный из печи образец, и её брови сошлись на переносице в тугой узел.
Сплав с обедненным ураном.
Его плотность должна более чем в два раза превышать плотность стали, но у этого слитка она едва достигала восьмидесяти пяти процентов от нормы. Недостаточный вес означал недостаточную прочность. Если изготовить из такого материала вольфрамовый стержень и сбросить его из космоса, он развалится на куски, не успев даже коснуться земли.
— Ван-цзун, температура вакуумной плавки уже на пределе, но всё без толку, — Ли, стоявший рядом, вытер пот со лба. На его лице читалась крайняя степень изнурения.
Ван Мэнцзи промолчала. Она взяла образец, подошла к микроскопу и, подкрутив фокус, выставила двухсоткратное увеличение. Увиденное на экране заставило её сердце болезненно сжаться: структура была рыхлой, зерна металла — грубыми, а между ними зияли мириады микроскопических пустот. Именно эти крошечные поры были виновниками фатального падения плотности.
Она отложила металл и в очередной раз перелистнула технологическую документацию, переданную ей Чу Фэем. В файле четко значилось: вакуумная плавка, температура — тысяча шестьсот градусов, выдержка — два часа, разрежение — десять в минус третьей степени Паскаля. Она неукоснительно следовала каждому пункту, но результат оставался плачевным.
«Где же я ошиблась?» — Ван Мэнцзи до крови закусила губу.
Она перепробовала уже десяток стратегий: задирала температуру, увеличивала время выдержки, доводила вакуум до предела, меняла скорость охлаждения… Тщетно. Лучший из образцов показал плотность в девяносто процентов. До требуемых Чу Фэем девяноста девяти было по-прежнему как до Луны.
— Систематизируй данные сегодняшних экспериментов и отправь директору, — бросила она Ли.
— Как думаете, он будет в ярости? — вполголоса спросил тот.
Ван Мэнцзи не ответила. Она смотрела на груду неудавшихся заготовок, и в груди у неё росло чувство гнетущей тяжести. Чу Фэй доверил ей работу с материалами, выказав безграничное доверие, и её неспособность справиться с задачей давила на плечи не хуже гранитной плиты.
Не прошло и пяти минут после отправки отчета, как ожил телефон.
— Завтра я приеду и всё осмотрю, — голос Чу Фэя звучал спокойно, в нём не было ни тени упрека.
Ван Мэнцзи глубоко вздохнула:
— Хорошо.
*
На следующее утро, едва забрезжил рассвет, Чу Фэй переступил порог лаборатории. Ван Мэнцзи уже была на посту — она так и не ушла домой, перекимарив пару часов в лабораторном кресле.
На столе в строгом хронологическом порядке были разложены все дефектные образцы. Рядом с каждым лежал ярлык с номером эксперимента и параметрами. Отпечатанные данные, подшитые в аккуратную папку, лежали на самом видном месте.
Чу Фэй вошёл молча. Первым делом он принялся изучать неудачные попытки: брал их один за другим, взвешивал на руке, внимательно осматривал и постукивал по ним пальцами. Затем открыл папку с данными и начал медленно, страницу за страницей, вчитываться в цифры.
Ван Мэнцзи стояла рядом, боясь даже вздохнуть. Она украдкой наблюдала за его профилем, пытаясь угадать ход его мыслей. Лицо Чу Фэя выражало предельную сосредоточенность; он не хмурился, не вздыхал — просто изучал реальность, застывшую в металле и цифрах.
— Проблема в процессе дегазации при вакуумной плавке, — наконец произнес он, закрывая папку.
— Дегазации? — Ван Мэнцзи на мгновение растерялась.
— Сплав с обедненным ураном в процессе плавления активно поглощает водород, кислород и азот. Если не вывести эти газы, при охлаждении они образуют поры, что и ведет к потере плотности. Твои параметры верны, но не хватает ключевого звена — электромагнитного перемешивания.
Чу Фэй подошел к маркерной доске и быстрыми, уверенными штрихами набросал схему вакуумной печи. Корпус, тигель, нагревательная спираль, вакуумный насос… Каждая деталь была прорисована с идеальной точностью. Затем он добавил вокруг тигля группу электромагнитных катушек.
— В процессе плавки мы используем электромагнитное поле для перемешивания расплава, ускоряя выход газов. Одновременно с этим добавим устройство ультразвуковой дегазации. Благодаря эффекту кавитации ультразвук будет буквально «вытряхивать» пузырьки газа из расплава.
Ван Мэнцзи смотрела на схему, и её глаза расширялись от изумления. В её голове мысли неслись вскачь: электромагнитное перемешивание плюс ультразвук… Ей никогда не приходило это в голову, она даже в специализированной литературе не встречала подобного подхода. Если это сработает, то проблема решится не только для уранового сплава — это может произвести революцию во всей отрасли материаловедения.
— Директор, этот план… он действительно сработает?
Чу Фэй не стал тратить время на пустые заверения:
— Модернизируем оборудование. Испытания сегодня же.
На переделку ушел весь день. Чу Фэй лично подготовил чертежи электромагнитных катушек и отправил их в цех на изготовление. Катушки монтировались из полых медных трубок — при подаче тока им требовалось водяное охлаждение. Ультразвуковой излучатель нашелся на складе, оставалось лишь откалибровать частоту и мощность.
В пять часов вечера всё было готово. Ван Мэнцзи стояла перед печью, её ладони стали влажными от волнения. Ли и остальные техники замерли рядом, не сводя глаз с установки.
Чу Фэй нажал кнопку пуска. Гуууу... — забасил вакуумный насос, давление внутри камеры начало стремительно падать. Нагревательные элементы раскалились, и температура поползла вверх: тысяча градусов, тысяча двести, тысяча четыреста, тысяча шестьсот. Расплавленный металл в тигле засиял тревожным темно-красным светом.
— Включай электромагнитное перемешивание, — скомандовал Чу Фэй.
Ван Мэнцзи повернула регулятор. Электромагнитные поля ожили, и жидкий металл начал медленно вращаться, словно сахарный сироп в чашке, которую помешивают невидимой ложкой. По поверхности расплава побежали концентрические круги.
— Запускай ультразвук.
Из недр печи донесся едва уловимый зудящий гул. Ультразвуковой волновод вступил в работу. Глаз не мог уловить происходящих изменений, но в самой толще расплава творилось нечто невероятное: мириады микроскопических пузырьков газа, вытесненные вибрацией, устремлялись к поверхности и мгновенно поглощались вакуумом.
Два часа выдержки, отключение питания и долгое, томительное естественное охлаждение.
Ван Мэнцзи изнывала от неопределенности. Каждые пятнадцать минут она подходила к печи, касаясь ладонью её стенок и проверяя температуру. Чу Фэй же сидел в кресле, прикрыв глаза, словно дремал.
В десять вечера температура печи наконец сравнялась с комнатной. Ван Мэнцзи рванула рукоять люка, и в лицо ей ударил поток остаточного жара. В тигле, подобно застывшему зеркалу, покоился серебристо-белый слиток. Его поверхность была безупречно гладкой, без единой трещинки или поры.
Затаив дыхание, она щипцами извлекла металл и положила его на рабочий стол.
— Замеряй плотность!
Ли дрожащими руками водрузил слиток на электронные весы, а затем измерил объем методом вытеснения. Цифры на калькуляторе замелькали, и все присутствующие, казалось, перестали дышать.
Плотность — 18,9 грамма на кубический сантиметр. Теоретический максимум — 19,1. Плотность составила девяносто девять процентов.
Ван Мэнцзи застыла, словно поражённая громом. Она смотрела то на слиток, то на Чу Фэя, а её рот непроизвольно приоткрылся от потрясения. Она билась неделю, испробовала десятки вариантов, и лучшим результатом были жалкие девяносто процентов. Чу Фэй пришел на один день, слегка подправил оборудование — и с первой же попытки выдал девяносто девять.
Её разум на мгновение опустел.
— Это… как это вообще возможно? — пробормотала она так тихо, что её едва было слышно.
Чу Фэй подошел к столу и взвесил слиток на руке.
— Плотности всё еще недостаточно. Силу электромагнитного перемешивания можно увеличить на десять процентов, а частоту ультразвука снизить на пять герц. Попробуем еще раз, должны выйти на девяносто девять и пять десятых.
Но Ван Мэнцзи его уже не слышала. Глядя на спокойное лицо Чу Фэя, она чувствовала, как в её душе бушует настоящий шторм. Она вспомнила все свои бессонные ночи, тревогу и самобичевание последних дней. Ей казалось, что работа с материалом — это неприступная крепость, которую придется осаждать месяцами.
Чу Фэй взял её штурмом за один день.
— Директор... — голос Ван Мэнцзи заметно дрогнул.
Чу Фэй обернулся к ней:
— Что такое?
— Как… как вам удается разбираться во всём сразу? Материалы, оборудование, тонкости процессов… Кажется, для вас не существует вещей, которых вы не знаете.
Чу Фэй лишь слегка улыбнулся, возвращая металл на стол.
— Если чего-то не знаешь — можно научиться. Разве ты не занималась тем же самым всю неделю? Просто твоё направление было немного ошибочным. Электромагнитное перемешивание и ультразвук — технологии известные, просто никто не догадался применить их к сплаву с обедненным ураном. В следующий раз, столкнувшись с проблемой, ищи решение на стыке разных дисциплин.
Ван Мэнцзи глубоко вздохнула, стараясь унять внутренний трепет, и решительно кивнула:
— Я запомню это.
Когда Чу Фэй покинул лабораторию, Ван Мэнцзи еще долго стояла у стола, не сводя глаз с серебристого слитка. В её памяти раз за разом прокручивалась эта сцена: нажатие кнопки, рост температуры, вращение расплава и рождение идеального металла. Весь процесс был отточен и изящен, словно симфония.
Она вдруг осознала, что пропасть между ней и Чу Фэем — это не объем знаний и даже не опыт. Это масштаб мышления. Там, где она пыталась латать дыры в существующих рамках, Чу Фэй просто ломал эти рамки и строил нечто совершенно иное.
Тем временем в другом крыле завода...
Му Цинсюэ уже трое суток не отходила от испытательного стенда электромагнитной катапульты. Стенд представлял собой массивную стальную конструкцию пяти метров в высоту, в центре которой был смонтирован прототип катушки. Медная обмотка в сотни витков была покрыта слоем изоляционного лака. Каждый раз, когда на неё подавали ток, катушка издавала оглушительный гул, напоминающий рык разъярённого зверя.
Беда была в том, что этот «зверь» был невыносимо горячим.
Му Цинсюэ смотрела на данные тепловизора, и её лицо бледнело. Всего за полсекунды после подачи напряжения температура катушки взлетала с комнатной до двухсот с лишним градусов. Изоляционный лак начинал чернеть и дымиться, а медь меняла свой благородный красный оттенок на болезненный темно-коричневый. Еще пара секунд — и катушка просто превратилась бы в бесполезный кусок шлака.
— Что с системой охлаждения? — спросила она стоявшего рядом техника Чэня.
Тот вытер пот со лба и указал на резервуар с водой:
— Водяное охлаждение работает на полную мощность, Му-цзун. Но катушка разогревается слишком стремительно. Тепло просто не успевает отводиться, температура растет по экспоненте. Обычные методы охлаждения здесь бессильны.
Му Цинсюэ закусила губу. Электромагнитная катапульта должна была выдавать сотни мегаджоулей энергии менее чем за секунду, при этом сила тока достигала сотен тысяч ампер. При таких нагрузках нагрев был неизбежен. Но если не решить эту проблему, катапульта останется лишь дорогой игрушкой — она сгорит после первого же выстрела. Как использовать такое в реальном бою?
Она вновь открыла проектную документацию, составленную Чу Фэем. В графе «Материал катушки» значилось лишь: «Высокотемпературный сверхпроводник». Никаких конкретных параметров, никакой технологии изготовления.
Му Цинсюэ знала, что такое сверхпроводимость. При достижении критической температуры сопротивление материала падает до нуля, и ток течет через него, не вызывая нагрева. Но «высокая» температура в данном случае — понятие относительное. Обычно это температура жидкого азота, минус сто девяносто шесть градусов по Цельсию.
«Погрузить всю катапульту в жидкий азот? — скептически подумала она. — Какого же размера тогда должен быть спутник? И как решать вопрос с пополнением запасов азота на орбите?»
— Это тупик, — она разочарованно покачала головой.
— Му-цзун, может, попробуем еще раз с водой? Мы можем удвоить скорость потока, — предложил Чэнь.
— Пробуй.
Чэнь вывел насосы на запредельный режим, и вода в трубах запела на высокой, пронзительной ноте. Му Цинсюэ нажала на пуск. Вуууум! — катушка раскалилась до ста градусов за две секунды. На экране тепловизора алое пятно расползалось, словно расцветающий огненный лотос. На третьей секунде повалил густой едкий дым. Му Цинсюэ ударила по кнопке аварийного отключения.
— Бесполезно, — в её голосе сквозила горечь. — Обычные материалы не выдержат. Нам нужна сверхпроводимость.
— Но сверхпроводимость требует криогенных установок, это слишком сложно, — нахмурился Чэнь.
Му Цинсюэ не ответила. Она подошла к окну, всматриваясь в бездонную черноту ночного неба. Чу Фэй доверил ей этот проект, и её неудача жгла сердце не хуже раскаленной катушки. Она достала телефон и быстро набрала сообщение:
[Директор, проблема с нагревом катушек катапульты не решается. Обычные материалы не справляются, а как работать со сверхпроводниками в таких условиях — мы не понимаем. Когда вы сможете зайти?]
Ответ пришел мгновенно:
[Буду через минуту.]
Му Цинсюэ облегченно выдохнула:
Спустя мгновение Чу Фэй уже стоял перед испытательным стендом. Му Цинсюэ подготовила для него все отчеты и выложила в ряд сгоревшие образцы. Семь или восемь катушек, все как одна обугленные, некоторые деформировались так сильно, что медь вылезла из-под изоляции, напоминая подтаявшую лапшу.
— Директор, вот в чём корень беды.
Му Цинсюэ указала на графики тепловизора:
— Посмотрите. Полдюжины секунд — и прыжок с двадцати пяти до двухсот градусов. Система охлаждения на пределе, но она просто не успевает. Токи слишком велики, медная обмотка не живет в таких режимах.
Чу Фэй молчал. Он присел на корточки, взял одну из обгоревших катушек и внимательно изучил её. Поверхность меди окислилась и почернела, изоляция превратилась в уголь и осыпалась серой пылью под его пальцами.
— А что, если использовать комнатную сверхпроводимость? — негромко спросил он.
Му Цинсюэ на мгновение лишилась дара речи.
— Комнатную сверхпроводимость? Директор, это же святой Грааль физики, технология, над которой человечество бьется десятилетиями. Лучшие лаборатории мира тратят миллиарды, и никто не добился успеха. Как мы можем...
Чу Фэй поднялся и посмотрел ей прямо в глаза.
— А что, если она у нас уже есть?
Зрачки Му Цинсюэ сузились, а в душе вновь поднялась волна немого потрясения. Она уже открыла рот, чтобы сказать «это невозможно», но слова застряли в горле. Она знала Чу Фэя. Он никогда не бросался словами и не давал пустых обещаний. Если он сказал, что она есть — значит, так оно и есть.
— Директор, вы хотите сказать... материал, у которого нулевое сопротивление при обычной температуре? Без всякого охлаждения?
Чу Фэй коротко кивнул:
— Идем со мной.